Парадокс солнечной атмосферы долгое время озадачивал учёных: если температура видимой поверхности Солнца (фотосферы) составляет около 5500°C, то в его внешней оболочке — короне — она взлетает до невероятных 2 миллионов градусов. Этот феномен, известный как проблема нагрева солнечной короны, оставался одной из ключевых загадок гелиофизики. Новые данные, полученные солнечным зондом «Паркер» во время его 20-го сближения со звездой, могут пролить свет на механизмы этого экстремального нагрева.
Гипотеза магнитного пересоединения
В 2022 году для объяснения аномального нагрева была выдвинута гипотеза, основанная на процессе магнитного пересоединения. Это явление возникает, когда противоположно направленные линии магнитного поля разрываются и замыкаются заново, высвобождая колоссальное количество энергии. В контексте короны речь идёт о пересоединениях линий, имеющих одно направление. Компьютерное моделирование показало, что спиралевидные магнитные силовые линии, закрученные вокруг общей оси, способны генерировать нагрев. Высвобождаемая при этом энергия, в совокупности с другими источниками, теоретически может объяснить экстремальные температуры внешней солнечной атмосферы. Однако для окончательного подтверждения этой теории требовались прямые наблюдения.
Миссия зонда «Паркер» и новые открытия
Специально для изучения загадочных процессов в короне НАСА запустило солнечный зонд «Паркер», оснащённый уникальными приборами для прямых измерений температуры, плотности и потока плазмы. Уже на ранних этапах миссии аппарат зафиксировал неожиданные изменения в направлении силовых линий магнитного поля Солнца, что легло в основу нового исследования.
Учёные обнаружили, что S-образные изгибы (инверсии) магнитного поля концентрируют огромные запасы магнитной энергии. Предполагается, что именно высвобождение этой энергии при движении таких петель через корону и способствует её нагреву. «Эта энергия должна быть направлена туда, где она может помочь нагреть корону и ускорить солнечный ветер», — пояснил соавтор исследования Моджтаба Ахаван-Тафти из Мичиганского университета.
Для проверки этой идеи команда проанализировала данные с дюжины сближений «Паркера» с Солнцем. Хотя внутри короны ожидаемых структур обнаружено не было, данные показали, что отклонения магнитного поля — частое явление в солнечном ветре вблизи звезды. Были предложены две гипотезы их происхождения: формирование S-образных структур из-за турбулентности солнечного ветра или их возникновение на поверхности Солнца при столкновении и слиянии магнитных петель.
Обратите внимание: Цифровая диктатура в Китае. У миллионов людей слишком мало шансов иметь возможность жить нормальной жизнью.
Новые данные и будущие исследования
Новые данные указывают на то, что петли, ответственные за нагрев, вероятно, формируются не на самой поверхности Солнца, что ставит под сомнение вторую гипотезу. Тем не менее, Ахаван-Тафти допускает существование некоего триггерного механизма на поверхности, который инициирует процессы, ведущие к нагреву внешних слоёв. «Одним из таких механизмов может быть взрывное столкновение хаотичных силовых линий магнитного поля на поверхности Солнца», — отмечает учёный.
Подобные столкновения вызывают колебания магнитного поля, которые, в свою очередь, создают волны в потоке плазмы солнечного ветра. Если часть этих волн рассеивается, их энергия может передаваться верхним слоям атмосферы, нагревая корону. Очередное сближение солнечного зонда «Паркер» с Солнцем запланировано на 24 декабря 2024 года. «Мы будем использовать новые данные, собранные ещё ближе к звезде, для дальнейшей проверки наших гипотез», — заключил Ахаван-Тафти.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.